Toprak, insanların hayatta kalmak için güvendiği kaynaklardan biridir ve ekolojik çevrenin önemli bileşenlerinin temelidir. Doğanın dönüştüğü süreçte özellikle sanayinin hızla gelişmesi ve küresel ticaretin genişlemesiyle birlikte kimya endüstrisi de hızlı bir gelişme göstermiştir. Daha sonra kimyasal kirliliğin çevreye verdiği zarar giderek ciddileşti. Topraktaki ağır metal kirliliği sorunu özellikle ön plana çıkmıştır. Yabancı ülkelerde aşırı kadmiyum seviyesinin neden olduğu kemik ağrıları ve aşırı civa seviyesinin neden olduğu Minamata hastalığı doğrudan insanların hayatını ve sağlık güvenliğini tehdit etmektedir. 2013 yılı civarında Çin'in Guangdong kentinde meydana gelen "Hunan Kadmiyum Pirinç Olayı" da insanlar için alarm sesi çıkardı. Danıştay, 28 Mayıs 2016 tarihinde, bölgesel toprak ortamının kalitesini iyileştirmek için kirlilik kontrolü ve iyileştirme yapılması gerektiğini açıkça öngören "Toprak Kirliliğini Önleme ve Kontrol Eylem Planı"nı (Madde 10) uygulamaya koydu. Özellikle Zhejiang Eyaletindeki Taizhou Şehri, Hubei Eyaletindeki Huangshi Şehri, Hunan Eyaletindeki Changde Şehri, Guangdong Eyaletindeki Shaoguan Şehri, Guangxi Zhuang Özerk Bölgesindeki Hechi Şehri ve Guizhou Eyaletindeki Tongren Şehri gibi ağır metal toprak kirliliğinin olduğu bölgelerde, Öncelikli alanlar oluşturulmalıdır. Hükümetin öncü rolüne tam anlamıyla yer verin, toprak kirliliğinin önlenmesi ve kontrolü için her düzeyde merkezi ve yerel yönetimler tarafından özel fonlar oluşturun ve toprak kirliliğini önleme ve kontrol çalışmalarına verilen desteği artırın. 1990'lı yıllardan bu yana yeşil kimyasallar ve ilgili teknolojiler, aspartik asit, poliaspartik asit (PASP) ve iminodisüksinik asit (IDHA) türevleriyle ilgili önemli araştırmalarla birlikte topraktaki ağır metal kirliliğinin arıtılmasında büyük ilerleme kaydetti.

1. Biyomimetik Sentetik Kimyasallar - PASP

PASP, istiridye gibi deniz kabuklu deniz hayvanlarının mukusunda doğal olarak bulunan, suda çözünebilen sentetik bir proteindir. PASP yapısı çok sayıda karboksil ve amino grubu içermez, asimetrik α、β İki konfigürasyona sahiptir, çok çeşitli uygulamalara sahip, çok yönlü ve çevre dostu, çok işlevli bir biyopolimer malzemedir. Yaygın olarak bitki besin takviyesi, gübre verimliliğinin arttırılması, su arıtma endüstrisinde dağınık kireç oluşumunun önlenmesi, toprak ağır metal arıtımı vb. için kullanılır. Çok sayıda uygulama alanında PASP, mahsulün büyümesini destekler. En önemlisi. PASP'ın benzersiz şelatlama ve metal iyonlarını dağıtma işlevi göz önüne alındığında, poliaspartik asit tuzlarının topraktaki ağır metal kirliliğinin tedavisinde kullanılması birçok araştırmacı tarafından giderek daha fazla değerlenmektedir. Şu anda bu alanda poliaspartik asit tuzları üzerine yapılan araştırmalar esas olarak kimyasal ve biyolojik arıtma yöntemlerine odaklanmaktadır.

1.1Kimyasal Arıtma Kanunu

PASP toprağındaki ağır metal kirliliğine yönelik kimyasal arıtma yöntemi, PASP şelatlayıcı metal iyonlarının özelliklerinden faydalanma, bunları ağır metal iyonlarıyla birleştirme ve daha sonra PASP ağır metal şelatlarını topraktan ayırmak için süzme veya ekstraksiyon yöntemleri kullanma yöntemini ifade eder. Ağır metallerin topraktan uzaklaştırılması. PASP topraktaki ağır metal kirliliği kontrolünde kullanıldığında çevre pH'ından daha az etkilenir. Cao Zhenyu'nun araştırması, PASP'ın kirlenmiş toprağın salınımlı liç işlemine uygulandığında, ağır metallerin poliaspartik asit tuzu ile giderilme oranının, düşük pH'lı bir ortamda, özellikle pH 1'de daha yüksek olduğunu göstermektedir. Şangay'daki Taopu Kanalizasyon Arıtma Tesisi'nde araştırmacılar, PASP'ın orta asitli çamurdaki çeşitli ağır metaller için iyi bir ekstraksiyon performansına sahip olduğunu buldu. Ancak araştırmacıların PASP tarafından aktive edilebilecek ağır metal türleri konusunda farklı görüşleri vardır ancak şelatlı ağır metal türlerinin zenginliğini yan açıdan ortaya koyabilirler. Zhang Hua, PASP'ın hidrojen peroksit ile birlikte çalışarak çamurdan Zn, Ni, Cu'nun yanı sıra bir miktar Cd ve Cr'yi etkili bir şekilde çıkarabildiğini buldu. Fang Yifeng ve diğerleri. Araştırma sonucunda PASP'ın ağır metal iyonları Cd üzerinde iyi bir ekstraksiyon etkisine sahip olduğu, ekstraksiyon oranlarının 'yi aştığı ve kullanılan PASP miktarı ne kadar yüksek olursa ekstraksiyon etkisinin de o kadar iyi olduğu bulunmuştur. Wen Dongdong, PASP'ın topraktan Pb'yi etkili bir şekilde uzaklaştırabileceğine inanıyor ancak Cu ve Cr giderimi üzerindeki artırıcı etkisi önemli değil; Bu sonucun ana nedeni, PASP'ın topraktaki ağır metal Cu ve Cr formlarının dönüşümünü teşvik etmesi, bunun da zayıf hareketliliğe neden olması ve ekstraksiyon verimliliğini etkilemesidir.

1.2Biyolojik Yönetişim Kanunu

PASP toprağındaki ağır metal kirliliğine yönelik biyolojik arıtma yöntemi, PASP'ın topraktaki ağır metal kirliliğinin biyolojik arıtımında yardımcı araç olarak kullanılmasını ifade eder. PASP'ın mahsuldeki biyolojik enzimler üzerindeki düzenleyici etkisinden veya PASP'ın toprak üzerindeki iyileştirici etkisinden yararlanarak, PASP topraktaki Fe, Zn, Mn gibi metal iyonlarıyla birleşerek mahsuller için eksojen biyolojik enzimler oluşturabilir ve böylece iyileşmeyi teşvik edebilir. ürün verimi ve kalitesinin artırılması ve ağır metallerin bitkiler tarafından emiliminin arttırılması, dolayısıyla topraktaki ağır metallerin kontrol altına alınmasına yönelik bir yöntemdir. Çin'de yaygın olarak kullanılan sinerjistik bir ajan olan PASP'nin, mahsul büyümesi üzerinde tartışılmaz bir etkisi vardır ve bu, ağır metal işleme araştırmalarındaki araştırmacılara ilham sağlar.

Xu Li'nin araştırması, PASP'ın güve otu otunun büyümesini teşvik edebildiğini, güve otu otunun klorofil içeriğini artırabildiğini, özellikle düşük konsantrasyonlu Cu koşulları altında bitki fotosentezini güçlendirebildiğini gösteriyor. PASP güve otu büyümesini destekleyebilir ve Cu'nun güve otu dokusuna verdiği zararı bir dereceye kadar hafifletebilir. Zhang Xin ve diğerleri. belirli bir konsantrasyon aralığında, PASP konsantrasyonunun artmasıyla PASP'ın Pb ve Cd için aktivasyon yeteneğinin arttığını buldu; Aynı zamanda saksı deneylerinde PASP'ın ağır metallerle kirlenmiş toprağın mısırla iyileştirilmesinde önemli bir güçlendirici etkiye sahip olduğu bulunmuştur. Xu Weiwei ve ark. PASP ve FeCl3 paylaşımının Cd kirliliği üzerinde iyi bir etkiye sahip olduğuna ve diğer kimyasal ajanların aksine PASP işleminin kullanımının mahsul biyokütle büyümesini önemli ölçüde artırabileceğine inanıyorlar. Dou Qiaohui, Cu ve Cd stresi altında, domateslerde poliaspartik asit tuzunun uygulanmasının sadece bitki beslenmesini dengeleyemeyeceğini, organizmalardaki enzim aktivitesini iyileştirebileceğini, mahsul büyümesini destekleyemeyeceğini, aynı zamanda domates kalitesini iyileştirebileceğini, Cu ve Cd'nin emilebilir içeriğini azaltabileceğini buldu. topraktaki ağır metal kirliliğinin yönetimi için faydalıdır. 

2. Yeşil şelatlayıcı ajan - IDHA

Şelatlama maddeleri, ilaç, kimya, tekstil, günlük kimyasallar, kağıt yapımı, gıda, deri, kauçuk, tarım, petrol sahaları, madencilik, toprak işleme vb. gibi neredeyse tüm endüstrileri kapsayan en yaygın kullanılan kimyasallardan biridir. Geleneksel şelasyon maddeleri esas olarak etilendiamintetraasetik asit ve tuzlarını (EDTA), hipoaminotriasetik asit ve tuzlarını (NTA), dietilentriaminpentaasetik asit ve tuzlarını (DTPA), sitrik asit, tartarik asit vb. içerir; Bunlar arasında EDTA, mükemmel şelatlama yeteneği ve mükemmel maliyet etkinliği nedeniyle en yaygın kullanılan şelatlama maddesi haline geldi. Bununla birlikte, EDTA üretim prosesi ciddi derecede kirlidir ve doğal ortamda bozunması zordur, bu da ciddi çevre kirliliğine neden olabilir ve uygulama sonrasında ağır metal maddelerin yeraltı suyu sistemine sızmasına neden olabilir ve dolayısıyla insan sağlığı için belirli bir risk oluşturabilir. Ayrıca EDTA içeren atık sular, deşarj sonrasında su altı çamurundan gelen zararlı metalleri su kütlesine taşıyarak insan ve çevre sağlığı açısından yeni tehlikelere yol açacak; Bu nedenle Avrupa Birliği, nehirlerdeki EDTA konsantrasyonunun 10 ila 100 μ G/L arasında olmasını gerektiren ilgili yönetmelikler yayınlamıştır; gölde ise 1-10 μ G/L konsantrasyonu, tüm yapay bileşikler arasında en katı gerekliliktir. . Çevre bilincinin güçlenmesiyle birlikte insanlar yavaş yavaş bu konuda harekete geçmeye başlıyor. 1999/476/ECL187/52 sayılı AB Direktifi, EDTA'nın gıda, ilaç ve tekstil gibi birçok endüstride kullanımını açıkça yasaklamaktadır. Aynı zamanda yıkama endüstrisindeki kullanımını kısıtlıyor ve yeşil kimyasallara yönelik araştırmaları giderek güçlendiriyor. Sadece birkaç yıl içinde dünya çapında şelatlama özelliklerine sahip birçok yeni kimyasal türü ortaya çıktı ve IDHA bunların bir temsilcisiydi. IDHA nispeten kararlı kimyasal özelliklere sahiptir ve güçlü asit ve alkali ortamlarda iyi stabiliteyi koruyabilir. EDTA ile karşılaştırıldığında öne çıkan iki özelliği vardır: (1) tetrakarboksilik asit ligand yapısına sahiptir, orta düzeyde şelatlama kabiliyeti vardır ve metal iyonlarının şelasyonunu ve deşelasyonunu sağlamak kolaydır. Genel metal iyonları için şelasyon sabiti EDTA'dan biraz daha düşüktür, ancak Cu2+ gibi bazı iyonlar EDTA'dan daha yüksek şelasyon sabitlerine sahiptir; (2) Toksik olmayan, zararsız, temiz üretim süreci, kolayca biyolojik olarak parçalanabilir ve tamamen biyolojik olarak parçalanabilen amino asitlere ve süksinik asitlere ayrıştırılabilir. Günümüzde bu kimyasal tarım, matbaacılık ve boyama, kağıt yapımı, günlük kimyasallar, su arıtma, ağır metal kirliliği gibi çeşitli alanlarda yavaş yavaş uygulanmaktadır. Topraktaki ağır metal kirliliğinin İDHA ile iyileştirilmesine ilişkin raporlar ağırlıklı olarak biyolojik ve kimyasal arıtma yöntemlerine odaklanmaktadır.

2.1Biyolojik Yönetişim Kanunu

Liu Xiaona, mısır bitkilerine IDHA (tuz) uygulamasının, boş kontrol ve EDTA uygulamasıyla karşılaştırıldığında toprak üstü kısımlardaki Cd konsantrasyonunu önemli ölçüde artırdığına ve ayrıca boş kontrol ve EDTA ile karşılaştırıldığında toprak üstü ve kök kısımlarındaki Cu konsantrasyonunu önemli ölçüde artırdığına inanıyor. Topraktaki ağır metallerin yönetimini hızlandırmaya yardımcı olan arıtma. Tian Haoqi, IDHA'nın (tuz) toprakta sabit As ve Cd'yi aktive ederek ağır metallerin bitki emilimini teşvik ettiğini deneylerle gösterdi.

2.2Kimyasal Arıtma Kanunu

Kimyasal arıtma yöntemi, yaygın olarak kullanılan ve sorunları tamamen çözebilen ağır metalleri kirlenmiş topraktan hızlı bir şekilde uzaklaştırma özelliğine sahiptir. Ancak şelatlayıcı maddelerin ağır metallerden etkili bir şekilde nasıl ayrılacağı ve bunların nasıl geri dönüştürüleceği zorlu bir iştir.

Sürekli araştırmalar yoluyla araştırmacılar, yeni IDHA'nın yukarıda belirtilen sorunları çözme potansiyeline sahip olduğunu bulmuşlardır: (1) IDHA, yüksek şelasyon verimliliğine sahiptir. Araştırmaya göre enerji santrali çamurundaki Cd için IDHA'nın (tuz) belirli koşullar altında ekstraksiyon verimliliği 'dir. Aynı zamanda, %1,2 fosforik asit eklenmesi koşulu altında, IDHA'nın çamurdaki Cu ve Ni için ekstraksiyon verimliliği, 'ı aşan ekstraksiyon oranlarıyla önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Duan Gaoqi, araştırma yoluyla IDHA'nın enerji santrali çamurundaki ağır metaller üzerinde iyi bir uzaklaştırma etkisine sahip olduğunu, özellikle de IDHA'nın ağır metallere toplam molar oranı 8:1 olduğunda ve az miktarda H3PO4 eklendiğinde, giderme etkisinin en iyi olduğunu buldu. . (2) IDHA'nın ayrıştırılması ve ayrılması kolaydır. Hu Xiaojun, IDHA'yı çevre dostu liç çözümünün ana bileşeni olarak görüyor. Nötr toprak asitliği koşulları altında IDHA, 'ın üzerinde tek liç giderme oranlarıyla topraktaki ağır metaller için iyi bir elüsyon yeteneğine sahiptir. Topraktaki ağır metalleri etkili bir şekilde ayrıştırabildiğini ve IDHA'nın çevredeki mikroorganizmalar tarafından kirliliğe neden olmadan tamamen parçalanabildiğini buldu. İdeal bir çevre dostu ağır metal toprak iyileştirme liç maddesidir. (3) IDHA, ağır metallerin mevcut formlarını değiştirebilir ve ağır metal kirliliğini temelden çözme potansiyeline sahiptir. Wang Guiyin ve ark. IDHA'nın ağır metalleri kirlenmiş topraktan etkili bir şekilde çıkarabildiğini ve artık ağır metallerin çevresel riskini azaltabildiğini araştırma yoluyla buldu. Topraktaki suda çözünebilen, değiştirilebilir ve karbonata bağlı Cd, Pb ve Zn'nin kalıntı miktarlarını azaltabilir. Chen Chunle ve diğerleri. da benzer sonuçlar elde edildi.

3. Arama
4.  

Mevcut toprak ağır metal iyonu kenetleme maddeleri ile karşılaştırıldığında, PASP ve IDHA'nın benzersiz özellikleri vardır: (1) bu iki madde orta düzeyde kenetleme yeteneğine sahiptir ve daha sonraki işlemlerde ağır metal iyonlarından ayrılmaları daha kolaydır; (2) Bu iki maddenin bozunması kolaydır ve bozunan ürün, kalıntı bırakmadan mahsuller veya mikroorganizmalar tarafından kullanılabilen ve toprakta organik kirliliğe neden olmayacak aspartik asit ve maleik asit karışımıdır; (3) Bu iki maddenin biyolojik teşvik edici etkisi vardır ve topraktaki ağır metal kirliliğinin kontrolünde yardımcı araç olarak kullanılabilir; (4) Bu iki madde arasında IDHA'nın kimyasal yöntem fonksiyonu biyolojik yöntem fonksiyonundan üstün olabilirken PASP tam tersidir. İlgili araştırmalar sayesinde, farklı iyileştirme yöntemlerinin kombinasyonu, mikrobiyal iyileştirme ajanı ve kimyasal iyileştirme ajanının karışık iyileştirme yöntemi, biyokömür malzeme biyoremediasyon yöntemi (Yatuocao), oldukça aktif zeolit ​​mikrobiyal iyileştirme yöntemi ve mikrobiyal (Aspergillus flavus) bitki (Ryegrass) iyileştirme yöntemi.

Bu nedenle yazar, yukarıdaki ürünlerin kombinasyonunun biyolojik ve kimyasal yöntemleri organik olarak birleştirebileceğine, bunun yalnızca kimyasal yöntemlerin hızlı ve verimli doğasını yansıtmakla kalmayıp aynı zamanda biyolojik yöntemlerin güvenli ve yeşil doğasını yansıtabileceğine ve yeni bir yöntem oluşturabileceğine inanmaktadır. biyolojik kimyasal yöntemler için yönetim biçimi. Yazar, PASP ve IDHA'nın topraktaki ağır metal kirliliğinin tedavisinde uygulanmasının biyokimyasal bir yöntemle denenebileceğine inanmaktadır; bu, ikisi birlikte kullanıldığında PASP'ın biyolojik etkinliği ve IDHA'nın kimyasal ekstraksiyon etkinliğinin artabileceği anlamına gelir. ağır metal kirliliğinin arıtılmasını ortaklaşa teşvik etmek için kullanılacaktır. Bu çalışmada sözü edilen raporların bazıları hala araştırma aşamasında olmasına rağmen, "Toprak On İlkesi" gibi ilgili düzenlemelerin ulusal politikalarda uygulanması ve desteklerin arttırılmasıyla, ağır metallerin arıtılmasında PASP ve IDHA'nın kullanılma olasılıkları kirlenmiş toprak giderek daha iyi hale gelecektir.